JP2012247009A - 分割軌道輪の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分割軌道輪の切断面の乱れを抑制し、軌道面の真円度を良好なものとすることができる分割軌道輪の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る分割内輪の製造方法は、内輪１１の内径側に略直方体形状の冶具３０を挿入する工程と、冶具３０の第１軸方向端部３６を第１の柱４１により支持する工程と、冶具３０の第２軸方向端部３７を第２の柱４２により支持する工程と、冶具３０の上縁部３４により内輪１１の内径面を担持する工程と、内輪１１に垂直方向上方から荷重を加えることにより内輪１１を円周方向に分割する工程と、を有する。冶具３０と第１の柱４１との間には板４３が挿入されることにより、第１軸方向端部３６は第２軸方向端部３７よりも垂直方向に高い位置で支持され、内輪１１の内径面と上縁部３４との間の接触面圧は、冶具３０の第１軸方向端部３６側において、第２軸方向端部３７側よりも高くなっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、分割軌道輪の製造方法に関する。

図１に示されるような鉄鋼用の圧延ロール１は、その軸方向端部２でサポート軸受３により支持されると共に、軸方向内側の小径部４において二つ割り軸受１０により支持される。小径部４の軸方向両側には大径部５が位置しているため、二つ割り軸受１０を取り付ける際には、内輪を円周方向で少なくとも二つに分割した分割輪のそれぞれを、小径部４の外径側からそれぞれ取り付けた後、分割輪同士をボルト等により結合する必要がある。

このように円周方向に二つに分割された軌道輪を得るため、従来、軌道輪の軸方向一方端部にノッチ部およびスリットを設けると共に、このノッチ部に工具の刃先を押し込んで自然割りすることにより、軌道輪の分割を行っている（例えば、特許文献１参照）。

上記した方法では、軸方向の荷重により軌道輪が分割されるが、軸方向一方側のみから荷重を受けるため、軌道輪が変形し、軌道面の真円度が低下してしまうという問題があった。そこで、図８に示すように、軌道輪１１１の軸方向両端部に不図示のスリットを設け、柱１４１、１４２により長手方向両端部が支持された冶具１３０を、軌道輪１１１の内径側に挿入し、スリット上に外径側からブロック１４８を載せて押圧装置１４９により上側から圧力を加え、軸方向両側のスリットから亀裂を進展させることにより、軌道輪１１１を分割することが提案されている。

特許第４０４２９９９号

ところで、軌道輪の強度を向上するために軌道輪に浸炭処理が施された場合、表面は硬化されているが、内部は表面と比べて柔らかい状態のままとなる。特にこのような場合には、軸方向両側のスリットから亀裂を進展させて軌道輪を分割したとき、亀裂が進行する方向がそれぞれ定まらないために亀裂が合流点で一致せず、切断面が乱れて段差が生じるおそれがある。段差が生じると、圧延ロール等に軌道輪を組み込むときに内輪軌道面の真円度が悪下するおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、分割軌道輪の切断面の乱れを抑制し、軌道面の真円度を良好なものとすることができる分割軌道輪の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 軌道輪の内径側に略多角柱形状の冶具を挿入する工程と、
前記冶具の軸方向一方端部を第１支持部により支持する工程と、
前記冶具の軸方向他方端部を第２支持部により支持する工程と、
前記冶具の上縁部により前記軌道輪の内径面を担持する工程と、
前記軌道輪に垂直方向上方から荷重を加えることにより前記軌道輪を円周方向に分割する工程と、を有する分割軌道輪の製造方法であって、
前記軸方向一方端部側における前記冶具の上縁部と前記軌道輪の内径面との間の接触面圧は、前記軸方向他方端部側における前記冶具の上縁部と前記軌道輪の内径面との間の接触面圧よりも高いことを特徴とする分割軌道輪の製造方法。
（２） 前記冶具は、前記軸方向一方端部において、前記軸方向他方端部よりも垂直方向に高い位置で支持されることを特徴とする上記（１）記載の分割軌道輪の製造方法。
（３） 前記冶具の上縁部と前記軌道輪の内径面との接触角度が０．５°を超え、且つ１．５°未満であることを特徴とする上記（１）または（２）記載の分割軌道輪の製造方法。
（４） 前記冶具が略直方体形状であり、前記冶具の径方向断面の水平方向寸法が垂直方向寸法よりも大きいことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか記載の分割軌道輪の製造方法。
（５） 前記冶具が機械構造用炭素鋼により形成されることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか記載の分割軌道輪の製造方法。

本発明の分割軌道輪の製造方法によれば、分割軌道輪の切断面の乱れを抑制し、軌道面の真円度を良好なものとすることができる。

鉄鋼用の圧延ロールの一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る分割軌道輪の製造方法を示す概略正面図である。 図２の側面図である。 本発明の一実施形態に係る分割軌道輪の製造方法において、接触角度が０°の場合と０．５°の場合の亀裂の進展方向を示す図である。 本発明の一実施形態に係る分割軌道輪の製造方法において、接触角度が１．０°の場合と１．５°の場合の亀裂の進展方向を示す図である。 本発明の一実施形態に係る分割軌道輪の製造方法において、接触角度が１．０°の場合の、内輪の内径面と冶具との接触範囲と、その接触面圧を示す図である。 本発明の一実施形態に係る分割軌道輪の製造方法において、接触角度が１．５°の場合の、内輪の内径面と冶具との接触範囲と、その接触面圧を示す図である。 従来の分割軌道輪の製造方法を示す概略正面図である。

以下、本発明に係る分割軌道輪の製造方法の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

図２、図３に示されるように、本実施形態に係る分割軌道輪の製造方法においては、底面３１、頂面３２、側面３３，３３を備える略直方体形状の冶具３０が、円筒状の内輪１１の内径側に挿入される。冶具３０の底面３１は、第１軸方向端部３６側において板４３を介して第１の柱４１により、第２軸方向端部３７側において第２の柱４２により支持される。第１の柱４１と第２の柱４２の垂直方向寸法は同等であり、冶具３０は、第１軸方向端部３６側において、板４３の垂直方向寸法分だけ第２軸方向端部３７側よりも垂直方向に高い位置に配置される。第１の柱４１および第２の柱４２の高さは、内輪１１が冶具３０により吊持されるような寸法であれば任意の寸法でよい。

図２、３に示されるように、内輪１１は、環状の胴部１２と、胴部１２の軸方向両側に配置された環状の鍔部１３，１３と、内輪１１の軸方向両端に配置された端部１４，１４と、を備える。胴部１２の外径面は、不図示の転動体の軌道面となる。内輪１１を割りやすくするために、端部１４には軸方向に延びるスリット１７ａ、１７ｂが設けられている。スリット１７ａ，１７ｂは、軸方向両側で直線上に位置するよう設けられている。また、これらスリット１７ａ，１７ｂが設けられた位置から円周方向に１８０°回転させた位置においても、スリット１７ａ’，１７ｂ’が端部１４に設けられている。

内輪１１を割る際には、内径側に挿入された冶具３０によって、スリット１７ａ，１７ｂが垂直方向上方に位置するように内輪１１が吊持される。内輪１１は、スリット１７ａが冶具３０の第１軸方向端部３６側に、スリット１７ｂが冶具３０の第２軸方向端部３７側に位置するように配置される。前述したように、冶具３０は、第１軸方向端部３６側が第２軸方向端部３７側よりも高い位置に配置されている。したがって、冶具３０の頂面３２は水平面に対して傾斜しており、内輪１１の内径面を支持する上縁部３４、３４もまた水平面に対して傾斜し、第１軸方向端部３６側が第２軸方向端部３７側よりも高くなっている。この状態で、内輪１１の鍔部１３、１３の上に、スリット１７ａ、１７ｂに隣接させて直方体のブロック４８を置き、押圧装置４９によりブロック４８の垂直方向上方から内輪１１に荷重を加える。これにより、ブロック４８の下面４７を介して内輪１１の軸方向両側に、垂直方向上方から荷重が加えられる。荷重が加えられると、ブロック４８の下面４７と内輪１１は押圧装置４９の下面５０にならうため、冶具３０の上縁部３４は、内輪１１の内径面に対して斜めに接触することとなり、冶具３０の上縁部３４と内輪１１の内径面との間の接触面圧は、スリット１７ａ側において大きく、スリット１７ｂ側において小さくなっている。

この状態で、内輪１１の鍔部１３、１３の上に、スリット１７ａ、１７ｂに隣接させて直方体のブロック４８を置き、押圧装置４９によりブロック４８の垂直方向上方から内輪１１に荷重を加える。これにより、ブロック４８の下面４７を介して内輪１１の軸方向両側に、垂直方向上方から荷重が加えられるが、スリット１７ａ側において加えられる荷重の方がスリット１７ｂ側において加えられる荷重よりも大きくなるため、スリット１７ａからのみ亀裂を進展させることが可能となる。

ここで、冶具３０の上縁部３４と内輪１１の内径面が接触する角度（接触角度）は、０．５°を超え、且つ１．５°未満であると好ましい。この接触角度が１．５°以上と大きくなりすぎると、スリット１７ａ側のみに極端に大きな荷重がかかるため、内輪１１の内径面や外径面に高い応力が発生して破損するおそれがあり、また内輪１１の内径面に傷がつくおそれがある。一方、接触角度が０．５°以下と小さすぎると、スリット１７ａ、１７ｂの両方から亀裂が進展するため、切断面で段差が生じ、真円度が悪化してしまうおそれがある。接触角度は１°程度であると更に好ましい。接触角度が１°程度である場合には、スリット１７ａ、１７ｂの両側に荷重が加えられると共に、スリット１７ａ側のみから亀裂を進展させることができるので、切断面に段差を生じさせることなく、内輪１１の変形を抑止して、内輪１１の軌道面の真円度を良好なものとすることができる。

スリット１７ａからスリット１７ｂまで内輪１１が割れた後には、内輪１１を円周方向に１８０°回転させて押圧装置４９によりスリット１７ａ’、１７ｂ’側から再度荷重を加えることによって、内輪１１を二分割することができる。

本実施形態において、冶具３０は略直方体形状に形成されており、第１の柱４１や板４３により第１軸方向端部３６を、第２の柱４２により第２軸方向端部３７により支持すると共に、上縁部３４で内輪１１を吊持するのみであるので、第１の柱４１や板４３、第２の柱４２の寸法を変更等することによって、様々な寸法の内輪１１に適用することが可能である。

ここで、内輪１１の内径面と冶具３０との接点（上縁部３４）と、内輪１１が荷重される部分（鍔部１３）との間の水平距離が長いほどモーメントが大きくなるため、より小さい荷重により内輪１１を割ることができるようになる。このため、冶具３０の径方向断面形状は横長の長方形形状であると好ましく、垂直方向寸法が小さくなりすぎることにより冶具３０に大きな応力が発生しない範囲内で、垂直方向寸法に対する水平方向寸法ができるだけ大きいことが好ましい。

また、内輪１１を割る際に、冶具３０の上縁部３４と内輪１１の内径面との間の接触圧力が過大になると、冶具３０の上縁部３４により、内輪１１の内径面に傷をつけてしまうおそれがある。そこで、本実施形態においては、冶具３０の上縁部３４、３４に、軸方向にわたって延びる円弧部３５，３５が形成されている。種々のサイズの内輪１１に適用可能とするために、円弧部３５，３５の曲率半径は、冶具３０によって分割される内輪１１のうち、最も小さい内輪の内径よりも僅かに小さく設定される。円弧部３５，３５の曲率半径は一定である必要はなく、冶具３０の頂面３２との境界をなだらかに接続するように形成されていてもよい。これにより、押圧装置４９により内輪１１に荷重がかけられたときに、内輪１１の内径面と接触する面積を大きくして、内輪１１の内径面にかかる力を緩和することができる。また、円弧部は、冶具３０の軸方向にわたって形成される必要はなく、内輪１１の内径面と接触する範囲のみに形成されてもよい。

本実施形態において、冶具３０は、機械構造用炭素鋼により形成される。押圧装置４９により加えられる荷重が大きくなり、上縁部３４と内輪１１の内径面との間の接触圧力が大きくなった場合には、内輪１１の内径面に傷がつくおそれがあるため、内輪１１の内径面と当たる冶具３０の頂面３２および上縁部３４側は、内輪１１の内径面よりも先に変形するような硬さに形成されることが好ましい。これにより、冶具３０が内輪１１の内径面よりも先に変形するので、内輪１１の内径面に傷がつくことや、内輪１１が変形して内径面の真円度が悪化することを防止することができる。

また、内輪１１を割るために荷重を加えると、この荷重によって冶具３０が下向きに変形し、冶具３０の底面３１側に高い応力が発生して破損するおそれがある。そこで、冶具３０の底面３１側のみに熱処理（焼入れ）を施して底面３１を硬化し、強度を向上するとさらに好ましい。

このように、本実施形態の分割軌道輪の製造方法によれば、スリット１７ａ、１７ｂの両側に荷重が加えられることにより、内輪１１の変形を防止することができ、軌道面の真円度を良好なものとすることができる。また、スリット１７ａ側のみから亀裂を進展させることができるので、切断面に段差を生じさせることなく、内輪１１の変形を抑止して軌道面の真円度を良好なものとすることができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、変更、改良等が適宜可能である。前述した実施形態では、内輪１１を分割する場合を例に挙げて説明したが、外輪を分割する場合であっても、本発明を適用することができる。また、前述した実施形態では、略直方体形状の冶具を例に挙げて説明したが、冶具は略水平な頂面を有する任意の多角柱形状であってよい。また、前述した実施形態では、軌道輪を二分割する場合を例に挙げて説明したが、軌道輪を三以上に分割してもよい。

また、前述した実施形態では、第１の柱４１と冶具３０との間に板４３を挿入することによって、冶具３０の上縁部３４が内輪１１の内径面に対して斜めに接触させているが、板４３を挿入せずに、第１の柱４１の垂直方向寸法を第２の柱４２と異なるものとすることにより、冶具３０の上縁部３４を内輪１１の内径面に対して斜めに接触させてもよい。

また、板４３を用いずに、第１の柱４１と第２の柱４２の垂直方向寸法を同じにし、第１軸方向端部における垂直方向寸法が、第２軸方向端部における垂直方向寸法よりも大きい冶具を用いて、軌道輪を分割してもよい。このような場合でも、冶具の頂面は、第１軸方向端部において高く、第２軸方向端部において低い傾斜した形状となるので、冶具の上縁部を軌道輪の内径面に対して斜めに接触させることができる。

ここで、上記した実施形態に係る分割軌道輪の製造方法について、板４３の垂直方向寸法を変更することにより内輪１１の内径面と冶具３０の上縁部３４との間の接触角度を０°、０．５°、１．０°、１．５°の４通りに変化させた場合の亀裂の進展方向等を、有限要素法（ＦＥＭ）により予測した。いずれの例においても、内輪１１の寸法は内径１１０ｍｍ、軸方向幅１５０ｍｍである。

図４は、接触角度が０°の場合および０．５°の場合の、亀裂の進展方向を示す。図４から、接触角度が０°や０．５°である場合には、亀裂がスリット１７ａ、１７ｂの両側から進展することがわかる。このような場合には、亀裂が合流点で一致せず、切断面が乱れて段差が生じるおそれがあり、軌道面の真円度が悪下するおそれがある。

図５は、接触角度が１．０°の場合および１．５°の場合の、亀裂の進展方向を示す。図５から、接触角度が１．０°や１．５°である場合には、亀裂がスリット１７ａ側のみから進展することがわかる。

さらに、図６は、接触角度が１°の場合の、内輪１１の内径面と冶具３０の上縁部３４との間の接触面圧および接触範囲を示し、図７は、接触角度が１．５°の場合の、内輪１１の内径面と冶具３０の上縁部３４との間の接触面圧および接触範囲を示す。図６から、接触角度が１．０°の場合には、内輪１１の内径面と冶具３０の上縁部３４が、スリット１７ａからスリット１７ｂまで軸方向にわたって接触することがわかる。したがって、接触角度が１．０°の場合には、切断面に段差を生じさせることなく、内輪１１の変形を抑止して軌道面の真円度を良好なものとすることができる。

これに対し、図７から、接触角度が１．５°の場合には、内輪１１の内径面と冶具３０の上縁部３４が、スリット１７ａから、軸方向の半分程度にわたってしか接触しないことがわかる。このような場合には、内輪１１の外径側から荷重を加えたときに内輪１１が不安定となり、内輪１１および冶具３０に大きな応力が発生し、破損するおそれがある。また、荷重がスリット１７ａ側のみから加えられることにより、内輪１１が変形し、軌道面の真円度が悪化するおそれがある。したがって、内輪１１の内径面と冶具３０の上縁部３４との間の接触角度が１．０°程度となるように、板４３または第１の柱４１の垂直方向寸法を設定することが好ましいことがわかる。

本発明は、鉄鋼用圧延ロール等を支持する二つ割り軸受の製造分野などにおいて好適に利用可能である。

１０ 二つ割り軸受
１１ 内輪
３０ 冶具
３４ 上縁部
４１ 第１の柱
４２ 第２の柱
４３ 板

Claims (5)

1. 軌道輪の内径側に略多角柱形状の冶具を挿入する工程と、
   前記冶具の軸方向一方端部を第１支持部により支持する工程と、
   前記冶具の軸方向他方端部を第２支持部により支持する工程と、
   前記冶具の上縁部により前記軌道輪の内径面を担持する工程と、
   前記軌道輪に垂直方向上方から荷重を加えることにより前記軌道輪を円周方向に分割する工程と、を有する分割軌道輪の製造方法であって、
   前記軸方向一方端部側における前記冶具の上縁部と前記軌道輪の内径面との間の接触面圧は、前記軸方向他方端部側における前記冶具の上縁部と前記軌道輪の内径面との間の接触面圧よりも高いことを特徴とする分割軌道輪の製造方法。
2. 前記冶具は、前記軸方向一方端部において、前記軸方向他方端部よりも垂直方向に高い位置で支持されることを特徴とする請求項１記載の分割軌道輪の製造方法。
3. 前記冶具の上縁部と前記軌道輪の内径面との接触角度が０．５°を超え、且つ１．５°未満であることを特徴とする請求項１または２記載の分割軌道輪の製造方法。
4. 前記冶具が略直方体形状であり、前記冶具の径方向断面の水平方向寸法が垂直方向寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の分割軌道輪の製造方法。
5. 前記冶具が機械構造用炭素鋼により形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の分割軌道輪の製造方法。

Images